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선행연구의 해상교통 혼잡도 평가 구역은 병목현상이 예상되는 곳 즉, 항로 폭이 가장 좁은 구역이었다. 하지만 항로 폭이 가장 좁은 구역이 그 항로에서 가장 혼잡 구역인지에 대한 조사가 필요하며, 항로 폭이 일정한 항로에서는 그 항로 혼잡구역을 정하기에 다소 무리가 있다. 따라서 본 연구에서는 대상항로의 선박 통항 흐름 조사 자료를 기반으로 항로상 선박이 최대로 통과하는 선을 기준으로 항로 혼잡 구역을 선정하였다.

또한 해상교통 밀도를 나타내고 다른 항로와 해상교통 밀도를 비교하기 위하여 일정단 단위가 필요하다. 이에 본 연구에서는 도로 교통에서 사용하는 교통 밀도의 측정단위인 ‘대 / km’를 차용하여 선박 최대 통과선을 기준으로 전후 500m, 합이 1km 범위에서의 구역을 항로 혼잡 구역으로 정의하였으며, 그 개념도는 [Fig. 1]과 같다.

[Fig. 1] 
Congestion section of Route

본 연구에서 제시한 시간당 평균밀도와 순간최대밀도 평가는 선박이 항로 혼잡 구역을 진·출입할 때 변화하는 밀도의 변화를 평가하는 것이며, 그 개념은 [Fig. 2]와 같다.

[Fig. 2] 
Density of Congestion section

본 연구의 해상교통 밀도는 항로 혼잡 구역에서 선박이 차지하는 점용영역이 차지하는 비율로 나타내며, 식 (1)과 같다.

여기서,

T_c : 해상교통 밀도 값
A_s : 선박들의 점용면적의 합(㎡)
A_c : 항로 혼잡 구역의 면적(㎡)

또한 A_s는 식 (2)를 이용하여 구한다.

여기서,

n : 항로 혼잡 구역 내의 선박의 수
aL_i : 항로 혼잡 구역 내의 i번째 선박의 점용 영역 중 장 직경
bL_i : 항로 혼잡 구역 내의 i번째 선박의 점용 영역 중 단 직경

다만, 본 연구에서 장 직경과 단 직경의 계수 a와 b는 Um et. al.(2012) 등의 다수 연구에서 사용하는 각각 6과 1.6을 사용하여 평가하였다.

해상교통밀도평가를 위하여 우리나라의 대표적인 항로인 부산 북항 제1항로와 옹도항로를 선정하였다. 부산 북항 제1항로는 교통안전특정해역으로 관리되는 부산 북항의 입·출항 항로이며, 옹도항로는 2008년부터 2014년까지 7년간 해양사고 분석 자료에서 운항관련 사고인 충돌과 좌초사고가 17건으로 가장 많이 발생한 연안항로이다(MOF 2015).

본 연구에서는 <Table 1>과 같이 해사안전법에서 규정하고 있는 해상교통안전진단시행지침에 의거 부산 북항 제1항로의 경우는 3일간의 AIS 현장관측 자료를 이용하였으며, 옹도의 경우도 AIS 현장관측과 동일하게 3일간의 GICOMS 자료를 조사하였다.

대상항로 선박 최대 통과선을 결정하기 위하여 대상항로의 목표선을 10개로 구분하였으며, 부산 북항의 10개의 목표선은 [Fig. 3]과 같다.

[Fig. 3] 
Gate Lines at Busan North Port No.1 Route

3일간의 조사기간 동안 부산 북항 1항로 10개의 목표선 중 선박이 가장 많이 통과한 목표선은 [Fig. 4]와 같이 I선으로 부산항대교의 입구부근이다.

[Fig. 4] 
Number of Vessel on each Gate line at Busan North Port No.1 Route

3일간의 조사기간 동안 옹도항로 10개의 목표선 중 입항선박이 가장 많이 통과한 목표선은 [Fig. 5]와 같이 J선이며, 출항 선박이 가장 많이 통과한 목표선은 [Fig. 6]과 같이 E선으로 관측되었다. 옹도항로에서 입항 시에는 항로의 출구부근이, 출항시에는 항로의 중앙부근이 선박의 통항량이 가장 많은 통과선이 있었다.

[Fig. 5] 
Number of Vessel on each Gate line for Northbound at Ongdo Route

[Fig. 6] 
Number of Vessel on each Gate line for Southbound at Ongdo Route

부산 북항 제1항로의 경우 [Fig. 7]과 같이 선박 최대 통과선 I선을 기점으로 항로 길이 전후 500m와 항로 폭으로 둘러싸인 항로 혼잡 구역을 4개의 목표선으로 설정하고, 각 목표선을 들어오고 나가는 선박을 조사하였다.

[Fig. 7] 
Congestion section of Busan North Port No.1 Route

[Fig. 8]은 부산 북항 제1항로 항로 혼잡 구역 내의 선박의 척수 변화를 나타낸 것이다. 항로 혼잡 구역에서의 척수변화는 항로 혼잡 구역의 밀도 변화를 의미하며, 3일간의 조사기간 동안 항로 혼잡 구역에서의 밀도변화는 총 1,255번이었다. 항로 혼잡 구역에서 머문 최대 선박 척수는 5척이며, 평균 0.91척의 선박이 항로 혼잡 구역에 머문 것으로 조사되었다.

[Fig. 8] 
Number of vessel on Busan North Port No.1 Route congestion section(Instantaneous)

[Fig. 9]는 부산 북항 제1항로 항로 혼잡 구역에서의 시간별 평균통항 척수를 그래프로 표시한 것이다. 3일간 항로 혼잡 구역을 통과한 선박은 평균 약 8.8척이며, 최대 통과 척수는 22척이었다.

[Fig. 9] 
Number of Vessel passing on Busan North Port No.1 Route congestion section(Average)

부산 북항 제1항로 항로 혼잡 구역을 통과하는 선박 척수는 주간에 가장 많으며, 상대적으로 새벽 및 야간은 통과 척수가 적은 것으로 조사되었다. 조사기간 중 4~5시가 가장 적은 척수가 통과하였으며, 6시경부터 척수가 증가하기 시작하여 12시경까지 증감을 반복하다가 13시경 최저를 나타냈고, 그 후에 다시 증가하여 18시경부터 척수가 감소함을 알 수 있었다.

옹도항로의 경우에도 부산 북항 제1항로와 동일하게 선박 최대 통과선 기점으로 항로 길이 전후 500m와 항로 폭으로 둘러싸인 항로 혼잡 구역을 4개의 목표선으로 설정하고, 각 목표선을 들어오고 나가는 선박을 조사하였다. 그 중 [Fig. 10]은 옹도항로 남향 항로 혼잡 구역을 표시한 것이다.

[Fig. 10] 
Southbound Congestion section at Ongdo Route

[Fig. 11]은 옹도항로 북향 항로 혼잡 구역 내의 선박의 척수 변화를 나타낸 것이다. 3일간의 조사기간 동안 북향 항로 혼잡 구역에서의 밀도변화는 총 229번이었다. 북향 항로 혼잡 구역에서 머문 최대 선박 척수는 3척이며, 평균 0.6척의 선박이 항로 혼잡 구역에 머문 것으로 조사되었다.

[Fig. 11] 
Number of vessel at Northbound Ongdo Route congestion section(Instantaneous)

[Fig. 12]는 옹도항로 남향 항로 혼잡 구역 내의 선박 척수 변화를 나타낸 것이다. 3일간의 조사기간 동안 남향 항로 혼잡 구역에서의 밀도변화는 총 217번이었다. 남향 항로 혼잡 구역에서 머문 최대 선박 척수는 3척이며, 평균 0.6척의 선박이 출항 항로혼잡구역에 머문 것으로 조사되었다.

[Fig. 12] 
Number of vessel at Southbound Ongdo Route congestion section(Instantaneous)

[Fig. 13]은 옹도항로 북향 항로 혼잡 구역에서의 시간별 평균통항 척수를 그래프로 표시한 것이다. 3일간 북향 항로 혼잡 구역을 통과한 선박은 평균 약 1.6척이며, 최대 통과 척수는 5척이었다.

[Fig. 13] 
Number of Vessel passing at Northbound Ongdo Route congestion section(Average)

옹도항로 북향 항로 혼잡 구역을 통과하는 선박의 척수는 주·야간 구분 없이 비교적 비슷한 통과 척수를 보이나, 조사기간 중 02시~05시 사이에 가장 많이 통과하는 것으로 조사되었다.

[Fig. 14]는 옹도항로 남향 항로 혼잡 구역에서의 시간별 평균통항 척수를 그래프로 표시한 것이다. 3일간 남향 항로 혼잡 구역을 통과한 선박은 평균 약 1.5척이며, 최대 통과 척수는 3.5척이었다.

[Fig. 14] 
Number of Vessel passing at Southbound Ongdo Route congestion section(Average)

옹도항로 남향 항로 혼잡 구역을 통과하는 선박의 척수는 주·야간 구분 없이 비교적 비슷한 통과 척수를 보이나, 조사기간 중 15시~18시 사이에 가장 많이 통과하는 것으로 조사되었다.

대상항로의 항로 혼잡 구역에서의 해상교통 밀도를 구하기 위하여 항로 혼잡 구역의 면적(A_c)을 구하였다.

<Table 2>와 같이 부산 북항 제1항로의 항로 혼잡 구역의 길이는 1,000m이고 항로 폭은 340m이다. 따라서 항로 혼잡 구역의 면적(A_c)은 340,000㎡이다.

<Table 3>과 같이 옹도항로 항로 혼잡 구역의 길이는 1,000m이고 항로 폭은 북향의 경우 1,919m, 남향의 경우 2,058m 이다. 따라서 항로 혼잡 구역의 면적(A_c)는 각각 1,919,000㎡와 2,058,000㎡이다.

조사기간 동안 부산 북항 제1항로 항로 혼잡 구역을 통항한 선박은 총 627척이며, 선박의 평균 길이는 약 51.5 m이었다. 선박 크기별 분포를 나타낸 [Fig. 15]와 같이 부산 북항 제1항로에서는 50m 미만의 선박이 424척(67.6 %)을, 50~100m 미만의 선박이 117척(18.7 %)을 차지하였다.

[Fig. 15] 
Number of Vessel by size passing at Busan North Port No.1 Route congestion section

조사기간 동안 옹도항로 북향 항로 혼잡 구역을 통항한 선박은 총 114척이며, 선박의 평균 길이는 약 141.0m이었다. 선박 크기별 분포를 나타낸 [Fig. 16]과 같이 옹도항로 북향 항로 혼잡 구역에서는 50~100m 미만의 선박이 33척(28.9 %)을, 100~150m 미만의 선박이 33척(28.9 %)을 차지하였다.

[Fig. 16] 
Number of Vessel passing at Northbound Ongdo Route congestion section

조사기간 동안 옹도항로 남향 항로 혼잡 구역을 통항한 선박은 총 108척이며, 선박의 평균 길이는 약 122.3m이었다. 선박 크기별 분포를 나타낸 [Fig. 17]과 같이 옹도항로 남향 항로에서는 100~150m 미만의 선박이 30척(27.8 %)을, 50m미만의 선박이 22척(20.4 %)을 차지하였다.

[Fig. 17] 
Number of Vessel passing at Southbound Ongdo Route congestion section

조사기간 동안 부산 북항 제1항로 항로 혼잡 구역의 순간 최대 해상교통 밀도는 246.27이며, 평균 해상교통 밀도는 77.19였다. [Fig. 18]과 같이 순간 최대 해상교통 밀도는 100%를 초과한 경우가 다수 존재하였으나, 평균 해상교통 밀도는 100%를 하회하였다.

[Fig. 18] 
Density on Busan North No.1 Route congestion section

조사기간 동안 옹도항로 북향 항로 혼잡 구역의 순간 최대 해상교통 밀도는 54.15이며, 평균 해상교통 밀도는 26.69였다. [Fig. 19]와 같이 순간 최대 해상교통 밀도와 평균 해상교통 밀도는 모두 100%를 하회하였다.

[Fig. 19] 
Density on Northbound Ongdo Route congestion section

조사기간 동안 옹도항로 남향 항로 혼잡 구역의 순간 최대 해상교통 밀도는 46.96이며, 평균 해상교통 밀도는 39.77이었다. [Fig. 20]과 같이 순간 최대 해상교통 밀도와 평균 해상교통 밀도는 모두 100 %를 하회하였다.

[Fig. 20] 
Density on Southbound Ongdo Route congestion section